[发明专利]GaN基异质结场效应晶体管及制造方法

说明书

本发明适用于半导体器件技术领域，尤其涉及一种GaN基异质结场效应晶体管及制造方法。所述晶体管自下而上依次包括衬底、成核层、缓冲层、沟道层、插入层、势垒层及分列于所述势垒层上的源极、栅极和漏极；其中，所述插入层的形成材料包括：B(Al,Ga,In)N；所述势垒层的禁带宽度大于所述沟道层的禁带宽度，且所述势垒层的禁带宽度小于所述插入层的禁带宽度。其中B(Al,Ga,In)N材质的插入层具有大的禁带宽度，能够提高势垒层和沟道层的有效导带带阶，形成更深而窄的量子阱来贮存二维电子气(2DEG)，二维电子气域性更好，从而有效改善了GaN基异质结场效应晶体管性能。

技术领域

本发明属于半导体器件技术领域，尤其涉及一种GaN基异质结场效应晶体管及制造方法。

背景技术

GaN基异质结场效应晶体管具有禁带宽度大、临界击穿电场高、输出功率大、效率高，具有广阔的应用前景。在GaN基异质结场效应晶体管(HFET)器件中，由于势垒层/沟道层异质结界面处材料组分突变，导致极化强度和导带带阶的突变，在异质结界面处会出现大量的准二维分布的自由电子，即二维电子气。但二维电子气的限域性较差，同时二维电子气深入到势垒层中的部分受到的合金无序散射导致沟道电子迁移率低。在GaN基异质结场效应晶体管(HFET)加入ALN插入层，以增加二维电子气的限域性，提高迁移率，但效果还有待提高。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种GaN基异质结场效应晶体管及制造方法，以解决现有技术中GaN基异质结场效应晶体管二维电子气的限域性及迁移率有待提高等问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种GaN基异质结场效应晶体管，自下而上依次包括衬底、成核层、缓冲层、沟道层、插入层、势垒层及分列于所述势垒层上的源极、栅极和漏极。其中，所述插入层的形成材料包括：B(Al,Ga,In)N。所述势垒层的禁带宽度大于所述沟道层的禁带宽度，且所述势垒层的禁带宽度小于所述插入层的禁带宽度。

本发明实施例的第二方面提供了一种GaN基异质结场效应晶体管制造方法，包括：

在衬底上生长成核层；

在所述成核层上生长缓冲层；

在所述缓冲层上生长沟道层；

在所述沟道层上生长插入层，所述插入层的形成材料为B(Al,Ga,In)N；

在所述插入层上生长势垒层；所述势垒层的禁带宽度大于所述沟道层的禁带宽度，且所述势垒层的禁带宽度小于所述插入层的禁带宽度；及

在所述势垒层上分别形成源极、栅极和漏极。

本发明实施例提供了一种GaN基异质结场效应晶体管，自下而上依次包括衬底、成核层、缓冲层、沟道层、插入层、势垒层及分列于所述势垒层上的源极、栅极和漏极。其中，所述插入层的形成材料包括：B(Al,Ga,In)N，该材料形成的插入层具有更大的禁带宽度，能够提高势垒层和沟道层的有效导带带阶，二维电子气域性更好，从而有效改善了GaN基异质结场效应晶体管性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的GaN基异质结场效应晶体管的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的GaN基异质结场效应晶体管的制造方法实现流程示意图。

具体实施方式